İnsanoğlu düşünmeye başladığı andan itibaren çevresindeki yerşekillerin nedenlerini merak etmiş, bunların binlerce yıl sabit ve sarsılmaz kabul edilmesinden sonra, aslında sürekli bir hareket ve evrim içinde olduklarını anlayınca da bu hareketi idame ettiren kuvvetin doğasını ve kökenini araştırmaya başlamıştır (Şengör, 1983). Sayıları oldukça kabarık olan jeotektonik hipotezlerin veya teorilerin başlıcaları Kontarksiyon Teorisi, Ekspansiyon Teorisi, Mağmatik Yükselme -Kabarma Teorisi; Konveksiyon Akımları Teorisi, Kıtaların Kayma Teorisi ve nihayet Levha Tektoniği Teorisi’dir (Ketin, 1983).

Kontraksiyon Teorisinin ana fikri, yani yerküre’nin başlangıçta sıcak-ergimiş bir kütle halinde bulunduğu, zamanla soğuyarak büzüldüğü, hacminin küçüldüğü ve dış kısmında katı bir kabuğun oluştuğu daha 17. yüzyılda Descartes (1664) ve Newton (1681) tarafından benimsenmiş, ilk kez yer bilimlerine uygulanması ise , James Hall tarafından gerçekleştirilmiştir. Fakat teorinin tüm jeolojik yönleri ile geniş anlamda kurucusu ünlü Fransız yerbilimci Elie de Beamont olmuştur (1829-1852). Özellikle Avusturyalı büyük yerbilimci Ed. Sues (1831-1909) “Yeryuvarının Çehresi” adlı ünlü eserinde teoriyi yerbilimleri alanında “bir dünya görüşü” niteliğine yükseltmiştir.

Kontraksiyon Teorisi yirminci yüzyılda Jefreys ve Guttenberg gibi ünlü jeofizikçiler tarafından değişik biçimde de olsa desteklenmiştir.

Ekspansiyon veya Genişleme Büyüme Teorisine göre, yeryuvarının hacminin büyüme nedeni esas itibarıyla ısısal genişlemedir. Diğer bir neden yer içindeki yoğunluğu fazla yüksek basınç fazındaki maddelerin yoğunluğu daha az düşük basınç fazındaki türlerine dönüşmesidir.

Konveksiyon akımları teorisinin dayandığı ana görüş yer içinde kabuk altında cereyan eden ısı değiş tokuşudur. Teoriye göre yerin içi ile yeryüzünün sıcaklığı arasındaki ısı farkı yerin manto kesiminde yılda bir kaç santimetre hızla hareket eden bir konveksiyon akımı oluşturmaktadır ve bu hareket sürtünme dolayısıyla yerkabuğuna intikal etmektedir. Diğer bir değişle derinlerde manto kesiminde çok yavaş akan maddeler yerkabuğundaki hareketlere aktif olarak katılmakta büyük tektonik yapıların meydana gelmesinde katkıda bulunmaktadır.

Özetle konveksiyon akımını besleyen onu sürekli olarak hareket halinde tutan enerji kaynağı yerin sıcaklığı (Holmes) ve gravitasyon (van Bemmeln) etkisidir.

Kıtaların kayma teorisi, alman jeofizikçi Alfred Wegener tarafından 1912′de ortaya konmuş ve E. Argand (1922), Du Toit (1921) gibi dönemin ünlü jeologları ile Beniof (1954) Runcorn (1962), Sykes (1968) ve Bullard (1969) gibi yeni zamanların tanınmış jeofizikçileri tarafından benimsenmiş ve desteklenmiştir. Bu teoriye göre;

Kıtalar okyanus tabanlarından farklı yapıdadırlar. Onlara sımsıkı bağlı da değillerdir. Aksine buzdağlarının denizde yüzdükleri gibi kıtalar da derin deniz diplerinde-okyanus tabanlarında- açığa çıkan ve yoğunlukları kendilerinkinden fazla olan ağır maddeler üzerinde yüzerler kayarlar.

Levha Tektoniği, büyük ölçüde okyanuslardan elde edilen veriler üzerine kurulmuş bir teoridir. Bu özelliği ile kendinden önceki teorilerden ayrılır.

Levha tektoniği haritası. Görüntü: USGS (http://pubs.usgs.gov/gip/dynamic/slabs.html)

Levha tektoniği haritası. Görüntü: USGS (http://pubs.usgs.gov/gip/dynamic/slabs.html)

İkinci dünya savaşı esnasında özellikle denizaltı savaşları için geliştirilen son derece hassas batimetrik harita alma yöntemleri savaştan sonra İngiltere’de Sir Edward Bullard (Cambridge Üniversitesi) ve Amerika’da Hary Hess (Princeton Üniversitesi) ve Maurice Ewing (Colombia Üniversitesi) gibi hükümetler nezdinde söz sahibi ciddi bilim adamları tarafından okyanus tabanlarının ayrıntılı haritalanmasında kullanıldı. Özellikle Ewing’in yönetiminde bulunan Lamont Jeofizik Rasathanesi gemileri sadece batimetrik değil manyetik ve gravite verilerini de topluyordu, deniz tabanlarından tortu örnekleri alıyorlardı.

Bu faaliyet okyanuslarda devam ederken, ABD, soğuk savaşın bir sonucu olarak Sovyetler Birliğinin yaptığı zannedilen nükleer silah deneylerini izleyebilmek amacıyla dünyanın dört bir yanına uzanan sağlıklı bir sismograf ağı oluşturdu. WWSSN olarak bilinen bu ağ sayesinde magnitüdü 4 ve yukarısındaki depremler büyük bir hassasiyetle kaydedilmeye başlandı. Episantır tayinindeki hataların genellikle bir kaç kilometrenin içine alınması özellikle okyanusal alanlarda depremlerin son derece dar kuşaklarda olması ve bu kuşakların çevrelediği devasa alanların hemen hemen asismik kuşaklar olduğunu gösterdi.

1940′lı yılların sonlarına doğru Amerikalı jeofizikçi Hugo Benioff derin deniz hendeklerinden manto içine sarkan eğimli deprem zonlarının aslında devasa bindirmeler olduğu ve bu bindirmeler boyunca okyanus tabanının pasifiği çevreleyen kıtaların altına daldığını iddia etti. 1952′de alman tektonikçi Hans Stille, bu eğimli deprem zonlarının hemen üstlerinde Pasifiği adeta kuşatan meşhur “ateş çemberi”ni oluşturan volkanların varlığına dikkati çekti ve bunlar arasında jenetik bir ilişki olması gerektiğini vurguladı.

Bu gelişmeler olurken Amerikalı petrolog Harry Hess savaş yıllarında donanmada edindiği deneyimler ışığında okyanusların tarihi ile ilgileniyordu. Özellikle Ewing ekibinin okyanusların sanılanın tersine genç olmaları gerektiğini göstermişti.

Öte yandan Hess, Amerikalı jeologların ezici çoğunluğunun tersine, kıtaların kaymasına inanmaktaydı ama o da jeofizikte biraz bilgisi olan herkes gibi; Sir Harold Jefreys’in sial’in sima üzerinde yüzen bir sal gibi hareket edemeyeceğini, sima’nın sial’den daha kuvvetli olduğunu tartışma götürmez bir açıklıkla kanıtlamış olduğunu biliyordu. Sial sima’dan bağımsız hareket edmezdi.

Acaba sial ile sima birlikte hareket edemez miydi? 1960 yılında yayınlanan makalesinde Hess, mantoda büyük ölçüde konveksiyon akımları olması lazım geldiği varsayımından hareketle, okyanus litosferinin bu konvektif sistemin sınır kondüksiyon tabakası olduğunu ileri sürdü. Aynı yıl Robert Dietz, bu mekanizmaya deniz tabanı yayılması adını verdi.

Hess’in ve Dietz’in makalelerinin yayınlanmasının hemen akabinde Kanada’da Morley, İngiltere’de Cambridge’de henüz bir doktora öğrencisi olan Fred Vine, Hess’in düşüncesini kontrol edebilmek için dâhiyane bir yöntem önerdiler. Bu yöntemin esası şuydu: Yer’in jeomanyetik kutuplarının Senezoik esnasında düzensiz aralıklarla terslendiği yapılan paleomanyetik çalışmalardan biliniyordu. Deniz tabanı yayılması yayılma eksenine dik yönde ve bilateral simetrik olarak okyanus tabanı ürettiğine göre jeomanyetik kutuplardaki terslenmeler de yayılma merkezinin her iki yanına simetrik olarak kaydedilmiş olmalılardır, çünkü okyanus tabakalarının üst tabakaları ferromanyetik mineral içeren bazaltlardan oluşur. Yayılma ekseninde sıvı halde bulunan bazalt lavları içerisindeki mineraller püskürdükleri andaki jeomanyetik alanın etkisinde belirli bir yönde dizilirler. Yayılma devam ettikçe yayılma merkezinden uzaklaşan bazalt beraberinde püskürdüğü zamanki jeomanyetik alanın yönünün de sabit bir kaydını taşır. Sürekli jeomanyetik alan terslenmeleri yayılma merkezinin iki yanında ve ona paralel uzanan ters ve normal yönde manyetize olmuş şeritler meydana getirirler.

İşte Morley ve Fred Vine ile o zamanki tez hocası Drumont Matthews, bu fikri ileri sürerek özellikle Ewing grubu tarafından yıllardır toplanmakta olan Lamont Jeofizik Rasathanesi’nin veri bankalarında birikmiş olan manyetik verilerin bu görüşler ışığı altında tekrar gözden geçirilmesi gerektiğini önerdiler. Vine ve Matthews’un makalesi 1963 yılında Nature dergisinde yayınlandı.

Kanadalı olan John Tuzo Wilson 1960′lı yılların ilk yarısında o zamana kadar gerek Kanada kalkanı üzerinde ve gerekse Kanada’daki buzullaşma hakkında yaptığı çalışmalarla kendine haklı bir şöhret yapmış bir jeofizikçiydi. Aynı sıralarda Lamont Jeofizik Rasathanesi’nde, New York’ta radyoculuk yapmaktan bıktığı için bir gecikmiş bir doktora öğrencisi olarak gelen Walter C. Pitman ise sadece fizik eğitimi görmüş olup kendi deyimiyle kayaları kaldırım taşından ayıracak kadar dahi jeoloji bilmiyordu.

Pitman’ın jeoloji konusundaki bilgisizliği aslında kendisinin en büyük avantajı oldu. Pitman, Vine ve Matews’un makalesini tesadüf eseri okuduğu zaman jeolojide bilgi sahibi arkadaşlarının tersine o makalede ileri sürülen fikirleri son derece akla yatkın buldu. Bunun sonucu olarak Lamont’un veri bankalarında bulunan manyetik verileri kontrol ederek Vine ve Matews’un dolaysıyla Hess’in haklı olduğunu gösterdi. Sadece kıtalar değil okyanus tabanları da küre sathında binlerce ve binlerce kilometrelik mesafeler kat ediyorlar orta okyanus sırtında doğup derin deniz hendekleri boyunca tekrar mantoya dönüyorlardı.

Bu arada T. Wilson probleme tamamen değişik bir açıdan yaklaşıyordu. Wilson, Hess’den sonraki en önemli adımı attı ve orta okyanus sırtları ile hendeklerin bittikleri yerlerde aslında hareketin büyük yanal atımlı faylarla başka bir şekle “transforme” edilerek devam ettiğini gösterdi. Böyle sırtları ve hendekleri birbirine bağlayarak hareketin devamını sağlayan yanal atımlı faylara Wilson, hareketi transforme ettikleri için transform fay adını verdi. Wilson 1965′de tüm sırtları ve hendekleri birbirine bağlayan küre üzerindeki hareketli kuşakları ilk defa tam olarak tasvir etti ve bu kuşaklar boyunca birbirlerine göre hareket etmekte olan dâhilî olarak asismik ve yüksek bir burulma rijitidesine sahip olan litosfer parçalarına “Levha” adını verdi. Bu suretle levha tektoniği tüm öğeleriyle ortaya çıkmış oluyordu.

Levha tektoniğinin gelişmesinde, 1967 yılında yayınlanan iki makale çok önemli bir rol oynadı. Bunlardan biri Lamont’un jeofizikçilerinden Lynn R. Sykes tarafından yayınlandı. Sykes, o zamanlar hayli gelişmiş olan depremlerin fay mekanizmalarının çözümleri yönteminden yararlanarak Wilson’un transform fay kavramını ve onunla birlikte Hess’in deniz tabanı yayılması hipotezini kontrol etmek niyetiyle orta Atlantik sırtını öteleyen kırık zonları boyunca bir seri fay düzlemi sonucu elde etti. Sykes yaptığı bütün çözümlerde kesinlikle Wilson’un yorumunun doğru olduğunu buldu.

Levha tektoniği bu şekilde her tabi tutulduğu testten başarıyla çıkınca bu teoriyi tüm küre üzerinde ve ayrıntılı bir şekilde kontrol etmek lüzumu doğdu. Önce 1967′de genç jeofizikçi Dan McKenzie ile uygulamalı matematikçi Robert Parker levha tektoniğinin küre üzerinde nasıl uygulanması gerektiğini göstererek levha hareketlerinin kinematiğinin türetilmesinde deprem kayma vektörlerinin önemine dikkati çektiler.

1969 yılında dar anlamda levha tektoniğinin son önemli öğesini oluşturan üçlü eklem sorunu da McKenzie ve Morgan tarafından ortaya atılıp çözülerek bu teorinin kendi içinde tutarlı ve tamamlanmış bir sistem haline gelmesini sağladılar.

1969 yılından itibaren levha tektoniği, ada yayları, kenar denizleri, orejenik kuşaklar, geçmişteki fauna vefloranın dağılımı, mantonun evrimi ve konveksiyon ve yer bilimleri kapsamına giren pek çok konuda bu prensiplere dayalı veya bu prensiplere dayandığını iddia eden pek çok hipotezin atılmasına neden olmuş ve onlarla birlikte dünya çapında yeni bir tektonik model oluşturmaya başlamıştır.

Bu metin, İstanbul Üniversitesi Yerküre Kulübü’nden (istanbul.edu.tr/yerkure) değiştirilmeden alınmıştır.

yerilimleri.com forumu